1.Инфрақызыл газоанализатор.

Газды қоспаларда бір немесе бірнеше құрауыштардан тұратын концентрацияны өлшейтін құрылғыны ГАЗОАНАЛИЗАТОР д.а.

Инфрақызыл газоанализаторлар – бұл приборлар, булар мен газдардың молекулаларының инфрақызыл сәулелену әрекетінің таңдалған жұтылуын жинақтайды.Инфрақызыл газоанализаторларының жоғарғы таңдалынуы және олардың зертханада, өндірісте кең қолданылуы әр түрлі газдардың молекулалық спектрлерінің жұтылуының жоғарғы ерекшелігімен шартталады. Дисперсиялық приборлар монохроматтар (дифракциялық торлар, призмалар) арқылы алынған толқынның бір ғана ұзындығының сәулеленуін қарастырады. Дисперсиялық емес приборлар монохроматталмаған сәулеленуімен жұмыс жасайды, ол оптикалық сұлба ерекшелігімен шартталады. Сәулелік ағын көзден шығып светофильтрден тізбекпен өтіп, зерттелетін қоспа жұмыс кюветасына одан кейін арнайы қабылдағышқа түседі. Зерттелетін қоспада анықталатын компонент жоқ болған кезде, ол сәулеленудің бір бөлігін жұтады(концентрацияға байланысты), сәйкесінше тіркелген сигнал да пропорциональды өзгереді.

Инфрақызыл газоанализаторлар кең спектрлі қыздырғыш спиральдің көзі ретінде қолданылады, кейде светодиод немесе ИК-лазер түрінде(тар аудандағы сәулену кезінде)

Инфрақызыл газоанализаторларда селективті емес сәулелену қабылдағыштары қолданылады. Олар: болометрлер, термобатареялар, жартылай өткізгіш элементтер.

2.Манометрлік термометрлер түрлері, жұмыс істеу принципі.

Манометрлік термометрлер жұмыс затына байланысты 150-600⁰С аралығындағы температураларды өлшейтін техникалық құрылғы болып табылады ж/е техниканың әр түрлі салаларында қолданылады.Негізгі қателігі 1,5% аспайды.Манометрлік термометрдің қолданылуы заттың қысымының тұрақты көлемдегі температураға тәуелділігіне негізделген.Тұықталған өлшегіш жүйеде манометрлік термометрлер сезгіш элементтен,металдық термобаллоннан,метал капиллярдан, шеңбер бойымен майыстырылған маномертлік серіппеден,оның қимасы эллипс тәріздес ж/е ұстағышқа бекітілген.Ішкі қуысы термобаллон мен капилляр арқылы байланысқан,ол терможүйені құрайды. Манометрлік серіппенің бос ұштары герметизирленген ж/е шарнирленген. Термометрлердің капиллярларын сыртқы диаметрі 2,5ж/е ішкі диаметрі 0,35мм болатын латун мен болаттан жасалынады.Өлшенетін ортаның температурасы өзгерген кезде жүйенің қысымыда өзгереді,нәтежесінде сезгіш элемент манометрдің шкаласы бойынша нұсқағышты(стрелканы) температураның градуирленген градусында жылжытады.Жұмыс істеу принципі:манометрлік термометрдің терможүйесі жұмыс затымен толтырылған,мысалы,белгілі бір бастапқы қысымдағы газбен(сұйық).Тұықталған герметизирленген терможүйеде термобаллонда қыздырған кезде газдың қысымы ұлғаяды,нәтижесінде серіппе деформацияланады ж/е оның бос ұштары ауысады. Серіппенің бос ұштарының қозғалысы қосалқы механизм(жіп,сектор ж/е трибок)арқылы құрылғы шкаласының нұсқағышына түрленеді.Нұсқағыштың термометр шкаласындағы орны бойынша терператураны санау жүзеге асады. Манометрлік термометрлер температураны автоматты реттеу жүйесінде жиі қолданылады.Негізгі 3 түрі бар:1.сұйық,онда өлшенетін жүйе сұйықпен толтырылған(темобаллон, манометр ж/е жалғағыш капилляр).2.конденцациялық,онда термобаллон аздап конденсатпен толтырылған(0,7-0,75 көлемде).3.газ,онда барлық өлшенетін жүйе инертті газдармен толтырылған. Манометрлік термометрледің артықшылықтары: конструкциясы мен қолданылуы қарапайым,температураны дистанционды өлшеу ж/е корсетулерді автоматты жазу мүмкіндігі,өрт қауіпсіздігі бар.Кемшіліктері:өлшеу дәлдігінің төмендігі(дәлдік класы 1.6;2.5;4.0 ж/е көбінесе 1.0);өлшеулердің дистационды берілуінің арақашықтығының төмендігі(60 м аспайды),бұзылған жағдайда(капилляр сынса) жөндеу қиынға соғады.Жылуэлектрлік станцияларда көп қолданылмайды.,Жарылыс шартына н/е өрт қауірсіз жерлерде температураны дистационды өлшеу электрлік әдіспен мүмкін болмаған кезде өндірістік жылуэнергетикада көптеп кездеседі.

5-билет

1)Концентрацияны өлшеу. Жалпы мәлімет. Оптикалық газоанализаторы.Жалған бинарлық қоспаның  құрамының концентрациясын анықтау үшін көпқұрамды қоспа бинарлық деп қарастырылып физика-химиялық қасиеттерін өлшейді.Сұйықтықтар мен газдың бинарлық және жалған бинарлық қоспаларының құрамын талдау үшін әртүрлі физика-химиялық талдауыштар қолданылады.

Автоматты газталдауыштар жану процесін бақылау және ауаның артықтығын анықтау үшін  ЖЭС-да органикалық жанармайды өртеген кезде қолданады. Газталдауыш аспаптар технологиялық объекттердің қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз ететін жүйелерде қолданылады. Мысалы, турбогенераторларды суыту жүйесінде Н₂ сутегінің концентрациясын өлшейтін газталдауыштар, АЭС-да радиоактивті жылутасушы аппараттарды үрлегіштердің газын және т.б.Қоршаған ортаны қорғауға қатты көңіл аударуға байланысты ауада, кәсіпорын ғимараттарында және атмосферада өндірістік кәсіпорындар мен электрлік станциялар шығаратын газдық қалдықтардың зиянды қоспаларын бақылау үшін арналған газталдауышты өндіру мен қолдану бірден кеңейіп кетті.

Оптикалық газталдауыштар.Оптикалық газталдауыштарда анықталып жатқан компоненттің концентрациясы газдық қоспаның оптикалық қасиеттерінің өзгеруіне байланысты анықталады. Оптикалық қасиеттері: сыну көрсеткіштері, спектральді жұтылу мен сәулелену, спектральді тығыздық және т.б.

Оптикалық газталдауыштарды үш топқа бөлуге болады: инфрақызыл және ультракүлгін – жұтылу; спектрфотометрикалық; фотокалориметриялық. Оптикалық газталдауыштар үлкен рұқсаттық қасиетке ие, осыған байланысты оны кәсіпорын ғимараттарында және атмосферада ауаны бақылау кезінде өндірістік газдардағы токсикалық және жарылыс қаупі жоғары қоспалардың микроконцентрациясын талдаған кезде қолданады.

Әрбір газ белгілі жұтылу спектрімен сипатталады: өзінің құрамында екі не одан көп әртүрлі атомдары (СО, СО2, СН4, NН3) бар газдардың жұтылу спектрі инфрақызыл ИҚ бөлігінде. Біратомды газдар спектрдің ультракүлгін бөлігімен сипатталады.

Мұндай талдауыштардың өлшеу диапазоны 0 –1%  бастап 0 – 100% дейін. Дәлдік класы 2,5-10 (өлшеу диапазонына байланысты).

Кәсіпорындарда шығарылатын инфрақызыл спектр бөлігіндегі оптико-акустикалық газталдауыштардың типтері: ГИП 10МБ-1 – СО, ГИП 10МБ-2 – СО; ГОА–4 – СО; СО2; С2Н2; СН4 т.б.; спектрдің ультракүлгін бөлігінде: УФА 1 – Сl2

Концентрацияның техникалық өлшеу құралдары

 

Г.1 Сурет –Инфрақызыл газталдауыштың сұлбасы

2.Термоэлектрлі термометрдің теориясы. ТЭТ негізгі теңдігі.

Температураны термоэлектрлік термометрмен, яғни термоэлектрлік түрлендіргішпен (ТЭТ) өлшеу 1821 жылы Зеебек ашқан термометрлік эффектті қолдануға негізделген. Термоэлектрлік түрлендіргіш – екі немесе бірнеше өзара байланысқан, әртекті өткізгіштерден тұратын тізбек (3.1 сурет).А , В – термоэлектродтар; 1, 2-дәнекерлер (спайка). Зеебек эффектісі: егер екі өзара байланысқан әртекті өткізгіштерді алып және дәнекерлерді t ≠ t_o температурамен қыздырса, онда тұйық тізбекпен электрлік тоқ өтеді.Егер t>t_o, онда тоқтың бағыты 3.1-суреттегідей болады (1 дәнекерде В-дан А-ға). Ондай тізбекті ажыратқан кезде оның соңында термоЭҚК пайда болады.Зеебектің эффектісі кері қасиетпен сипатталады (Пельтье эффектісі): егер мұндай тізбекке сырттан электрлік тоқ берсе, онда тоқтың бағытына байланысты бір дәнекер қызады да, басқасы салқындайды.Егер термоэлектродта кіші температурасы бар дәнекерден тоқ басқа термоэлектродқа жүретін болса, бұл электрод «+» оң таңбалы, ал басқа электрод «–» теріс таңбалы болып саналады.Мысалы, t_o<t, онда 2 дәнекердегі тоқ А-дан В-ға өтеді, яғни А- оң таңбалы, В-теріс таңбалы термоэлектродтар. T температурасы өлшенетін нысанға орналасатын дәнекер (1 дәнекер) – жұмысшы дәнекер деп, ал нысанның сыртындағы дәнекер – бос дәнекер деп аталады (ұшы – 2 дәнекер).Келесі белгілерді еңгізейік:е_АВ(t) – t=t болғанда 1 дәнекердегі А және В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК; е_АВ(t_о) - t=t_o болғанда 2 дәнекердегі А және В термоэлектродтар арасындағы термоЭҚК;Е_АВ(t, t_о) –  жұмысшы дәнекердің температурасы t және бос дәнекердің температурасы t_о  болғанда А және В термоэлектродтардан тұратын контурдың термоЭҚК. е_АВ(t) = - е_ВА(t);    е_АВ(t_о) = - е_ВА(t_о) деп алайық. Онда тұйық тізбек үшін  (2.1 сурет)   Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) + е_ВА(t_о)   немесе

Е_АВ(t, t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о) .                                   (3.1)

 (2.1) теңдеуі –  ТЭТ негізгі теңдеуі деп аталады. Егер 1 және 2 дәнеркерлерде бірдей температура болса (t = t_о), онда әрбір дәнекерде контакттық термоЭҚК бір-біріне тең және бір-біріне қарсы бағытталған, яғни бұл контурдың термоЭҚК Е_АВ(t_о, t_о) 0-ге тең.

Е _АВ(t_о, t_о)=е_АВ(t_о) - е_АВ(t_о) = 0. Егер t_о=const, онда   е_АВ(t_о) = С = const, яғни   

.                   (3.2)   

Егер f(t) тәуелділігі белгілі болса, онда контурдағы термоЭҚК-ті өлшеп, өлшеу нысанының t анықтауға болады.  f(t) тәуелділік керекті дәлдікпен анықтау қазірше мүмкін емес, ол тәжірибе арқылы табылады және  ТЭТ градуировкасы деп аталады, яғни ол  - термоЭҚК-тің температураға тәуелділік графигін тұрғызу. Градуирлеу процесінде бос ұштардың температурасы t_о= const, көбінесе t_о = 0 ^оС.ТЭТ контурында пайда болатын термоЭҚК тек электродтардың химиялық құрамына және дәнекерлердің температурасына тәуелді, термоэлектродтардың геометриялық өлшемдеріне және дәнекерлер өлшемдеріне тәуелсіз

ТЭТ-тің термоЭҚК-ін өлшеу үшін оның тізбегіне өлшеуіш құралды ӨҚ көрсетілген екі сұлба бойынша қосу керек.

 Екі сұлбада да өлшеуіш құралды тізбекке С өткізгіші арқылы қосылған деп қарастыруға болады (4.2 сурет).

Бірінші сұлбада (4.2 сурет, А) ТЭТ-те бір 1-жұмысшы дәнекер және 2, 3 екі бос дәнекер бар. Мұндай тұйық тізбектің термоЭҚК-і мынаған тең

 

                                  Е_АВC(t, t_о, t_o) = е_АВ(t) + е_ВC(t_о) + е_CA(t_о).                          (4.4)

 

немесе t = t_о (яғни, дәнекердің температуралары бірдей), онда

 

                             Е_АВC(t_о, t_о, t_o) = 0 = е_АВ(t_о) + е_ВC(t_о) + е_CA(t_о),                      (4.5)

 

                                              е_ВC(t_о) + е_CA(t_о) = е_ВА(t_о)

болғандықтан

                          Е_АВC(t, t_о, t_o) = е_АВ(t) + е_ВА(t_о) = е_АВ(t) - е_АВ(t_о)                     (4.6)

 

(4.6) теңдеуі – ТЭТ-тің негізгі теңдеуі.

 

А)	Б)
	4
4.2 Сурет – ТЭТ тізбегінеөлшеуқұралынқосусұлбалары

 

Екіншісұлбада (сурет 4.2, Б) ТЭТ-тің 1- жұмысшы дәнекер, 2-бос дәнекер, 3,4 екібейтарап дәнекер. 3 және 4 ұштарының t₁температураларыбірдейболуытиіс.  t₁ тұрақты температурасы болса   

Е_АВC(t, t₁, t_o) = е_АВ(t) + е_ВC(t₁) + е_CВ(t₁) + е_ВA(t_о).              (4.7)

 

е_ВC(t₁) = - е_CВ(t₁)   және   е_ВA(t_о) = - е_AВ(t_о) болғандықтан,

Е_АВC(t, t₁, t_o) = е_АВ(t) - е_AВ(t_о)                               (4.8)

 

(4.8) теңдеуі - ТЭТ-тің негізгі теңдеуі.

Сонымен, егер де А және В термоэлектродтары бірдей болса, және де жұмысшы және бос ұштарының температурасы бірдей болса, онда ТЭТ тізбегіне ӨҚ-дың қосылу сұлбаларының айырмашылығына қарамастан, термоэлектрлік термометрлер арқылы түзілетін термоЭҚК екі жағдайда да бірдей болады.

Жоғарыда көрсетілгендей, егер өткізгіштің ұштарының температурасы бірдей болатын болса, онда термометрдің термоЭҚК-і сол тізбекке жаңа С өткізгішін енгізген жағдайда да өзгермейді.

6билет

1) Концентрацияны өлшеу. Жалпы мәлімет. Магниттік газоанализатор.

Концентрацияны өлшеу

         Жалған бинарлық қоспаның  құрамының концентрациясын анықтау үшін көпқұрамды қоспа бинарлық деп қарастырылып физика-химиялық қасиеттерін өлшейді.

         Сұйықтықтар мен газдың бинарлық және жалған бинарлық қоспаларының құрамын талдау үшін әртүрлі физика-химиялық талдауыштар қолданылады.

Автоматты газталдауыштар жану процесін бақылау және ауаның артықтығын анықтау үшін  ЖЭС-да органикалық жанармайды өртеген кезде қолданады. Газталдауыш аспаптар технологиялық объекттердің қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз ететін жүйелерде қолданылады. Мысалы, турбогенераторларды суыту жүйесінде Н₂ сутегінің концентрациясын өлшейтін газталдауыштар, АЭС-да радиоактивті жылутасушы аппараттарды үрлегіштердің газын және т.б.

Қоршаған ортаны қорғауға қатты көңіл аударуға байланысты ауада, кәсіпорын ғимараттарында және атмосферада өндірістік кәсіпорындар мен электрлік станциялар шығаратын газдық қалдықтардың зиянды қоспаларын бақылау үшін арналған газталдауышты өндіру мен қолдану бірден кеңейіп кетті.

2)Магниттік газталдауыштар.Олардың жұмыс істеу негізінде талданып жатқан қоспаның магниттік өріс әсері кезінде байқалатын құбылыстар жатыр.Магниттік өріске тартылатын газдарды парамагнитті, ал кері ығыстырылатын газдарды диамагнитті деп атайды. Парамагнитті газдардың магниттік сезгіштігі оң шама, ал диамагнитті газдардікі теріс шама болады. Магнитті сезгіштік аддитивті қасиетке ие. Парамагнитті қасиетке оттегі, азот тотығы ие және де олардың магниттік сезгіштігі абсолютті мәнінде басқа газдар мен булардың магниттік сезгіштігінен 100 есе артық. Сондықтан көпқұрамды қоспада оттегі концентрациясын анықтау осыған негізделген.Ең көп тараған термомагнитті газталдауыштың сұлбасы 12.3 суретте көрсетілген.12.3 суреттегі белгілеулер: 1 – дайындау блогы; 2 – тұрақты магнит; 3 – сақиналы камера; 4 – жұқа қабатты шыны түтік; 5 - терморезисторлар;   6 – теңеспеген көпір; 7 – потенциометр.

  

 

 

 

 12.3 Сурет -  Термомагнитті газталдауыш сұлбасы

  Өлшеу диапазоны 0 –1%  бастап 0 – 100% дейін.  Дәлдік класы 2,5 – 5.

7билет